KONSTRUKCJA, KTÓRA WYGRAŁA Z SIŁĄ WIATRU

02/01/2014 - 00:58
Instytut Rozwoju Energii Odnawialnej
windcity throught night

Wiatrak to budowla znana już od wieków i wykorzystywana w różnych celach. Z biegiem czasu jednak szybki wzrost technologiczny wymusił modernizację drewnianych turbin, które często służyły jako młyny. Powstały zatem stalowe giganty, które na pewno ciężko jest pokonać, zwłaszcza gdy wyobrazimy sobie ich siłę i moc. Niemniej jednak wszystko działa dzięki naturalnej energii wiatru.

Urządzenie to, choć ulepszane na przestrzeni lat, opiera się na wykorzystaniu wciąż niezmiennego mechanizmu. Energia kinetyczna wiatru, czyli moc z jaką wieje, zamieniana jest na pracę mechaniczną w postaci ruchu obrotowego wirnika, a generator produkuje energię elektryczną. Turbina wiatrowa stanowi zasadniczy element i podstawowy składnik funkcjonowania elektrowni wiatrowej. Wracając do wirnika, jest on osadzony na wale wolnoobrotowym i posiada zwykle trzy łopaty wykonane ze wzmocnionego poliestrem włókna szklanego. Wirnik sam w sobie jest w stanie obracać się z prędkością 15-30 obrotów na minutę. Prędkość ta jest zwiększana za pomocą przekładni od 1500 obrotów na minutę. Ważnym elementem konstrukcji jest gondola, w której ukryty jest generator, przekładnia, system sterowania monitorujący siłę, układy chłodzenia, smarowania oraz hamulec. Całość umieszczona jest na stalowej wieży o wysokości 30-100 metrów. Szczyt wieży wieńczy silnik i przekładnia zębata, które obracają wirnik i gondolę w kierunku wiatru. Mechanicznego uszkodzenia elektrowni pozwala uniknąć układ kontrolny, który ponadto umożliwia efektywne wykorzystanie potencjału turbiny.

Istnieje podział turbin na te o pionowej osi obrotu i o poziomej osi obrotu. Te pierwsze działają w oparciu o siłę nośną lub oporu. Nazwa wywodzi się stąd, iż łopaty są umocowane na pionowym wale. Co więcej, przyjmują one charakterystyczne kształty, zazwyczaj skręcone i wygięte w płaszczyźnie osi turbiny. Jest to jednak typ turbiny niezbyt często stosowany, gdyż jest mniej wydajny. Nie nadaje się również do produkcji energii elektrycznej, ponieważ osiąga małe prędkości. Natomiast konstrukcja pozioma stanowi obecnie ponad 90% wszystkich turbin wiatrowych i jej wygląd odpowiada podanemu wyżej opisowi. Położenie tego typu turbiny jest ważne, gdyż musi ona być zwrócona dokładnie w kierunku wiatru, aby zapewnić maksymalną moc.

Wielkość takiej konstrukcji zależy zwykle od energii jaka ma być dostarczana. Duże turbiny wiatrowe sięgają nawet 100 metrów wysokości, więc są łatwo dostrzegalne. Ich gabaryty wymuszają organizację dostatecznie dużego obszaru ziemi, co zgodnie z subiektywną oceną, może albo szpecić, albo urozmaicać krajobraz. Duże turbiny generują także monotonny hałas, który może być uciążliwy dla mieszkających w ich zasięgu ludzi. Ponadto stanowią zagrożenie dla zwierząt. Alternatywą zatem jest budowa małej turbiny wiatrowej o mocy od 0,1 do 100 kW. Pozwala to uniknąć problemów jakie stwarza konstrukcja o monumentalnej wielkości. Niewielkie turbiny mogą być umiejscawiane na terenach o mniej korzystnych warunkach wiatrowych, a co za tym idzie, małym zapotrzebowaniu energetycznym. Takie rozwiązanie jest stosowane również w stosunku do obszarów trudno dostępnych, gdyż można je łatwo przenosić.

Wspomniany już hałas, czyli charakterystyczna cecha dużej turbiny wiatrowej posiada swoje źródło. Jest nim mianowicie opór powietrza, na który natrafiają łopaty wirnika podczas ruchu. Ponadto do powstawania szumu przyczynia się także układ przeniesienia mocy, czyli wirnik, przekładnia i generator oraz kumulacja takich czynników jak wielkość turbiny, przestarzała technologia i mała aerodynamiczność łopat. Problem rozwiązać może stosowanie nowoczesnych technologii, a umieszczanie ich z dala od ludzkich siedzib ograniczy negatywny wpływ na mieszkańców.

Wiatr to niezaprzeczalnie źródło odnawialne, a dzięki stosowaniu coraz nowocześniejszych sposobów budowania i konstruowania, możemy być świadkami powstawania coraz doskonalszych wiatraków. Od prostych drewnianych maszyn do olśniewających nowoczesnością stalowych olbrzymów. 

Ludzie zawsze starają się znaleźć nowe źródła energii odnawialnej, więc nie jest zaskoczeniem, że są szczególnie zainteresowani wodą i jej wszechstronnością. W związku z tym wiele wysiłków zmierzało do pozyskiwania energii z potoku i energii falowej, które są określone jako okrągłe ruchy cząsteczek wody spowodowane przez wiatr, które przemieszczają powierzchnię wody przez tarcie.